Un frammento di cervello di ratto ricreato con un supercomputer

I primi risultati del decennale Blue Brain Project simulano l'attività elettrica di una minuscola porzione di corteccia animale. La comunità scientifica divisa sull'utilità dello studio.

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La simulazione dell'attività elettrica in una "fetta" virtuale di cervello di ratto.|BBP/EPFL 2015

Un progetto europeo di neuroscienze che mira a simulare la complessità del cervello umano con l'aiuto di supercomputer ha compiuto per ora un primo, piccolo passo in avanti: l'imitazione digitale dei circuiti neurali attivi in una minuscola porzione di cervello di ratto.

 

La ricostruzione computerizzata, consultabile online, riproduce circa 37 milioni di sinapsi (connessioni cerebrali) che intercorrono tra 31 mila neuroni virtuali: l'equivalente di quanto avviene in una porzione di cervello di ratto grande quanto un granello di sabbia.

 

Ambizioso. Lo studio pubblicato su Cell è il primo risultato del Blue Brain Project, lanciato nel 2005 da Henry Markram, neurobiologo del Politecnico Federale di Losanna (EPFL). Scopo dell'iniziativa e del correlato Human Brain Project, finanziato con un miliardo di euro in 10 anni dalla Commissione Europea, è arrivare a realizzare, entro il 2023, su macchine IBM, una simulazione biologicamente dettagliata del cervello umano, basata sui dati sperimentali relativi alle forme e alle proprietà elettriche dei neuroni.

 

Un'impresa titanica che, secondo i suoi numerosi detrattori, è destinata a non rivelare, sul funzionamento del cervello, nulla più di quanto già non facciano gli astratti modelli teorici già disponibili. Risucchiando nel frattempo preziose risorse economiche e tecnologiche.

 

successo parziale. Il primo step della ricerca descrive una ridotta regione dei circuiti della corteccia somatosensoriale primaria di un ratto, che riceve informazioni sensoriali dalle vibrisse e da altre parti del corpo. Secondo Markram, il modello riproduce le proprietà fondamentali del circuito, e può essere manipolato (per esempio, simulando le deviazioni delle vibrisse) in modo da ottenere risultati simili a quelli che si avrebbero in ambito sperimentale.

 

La simulazione, tuttavia, non include ogni aspetto della corteccia. Tralascia per esempio le cellule della glia, ossia cellule non neurali, i vasi sanguigni e alcuni aspetti cruciali relativi ai neuroni, come la plasticità, la capacità cioè di cambiare in risposta all'esperienza.

 

Ancora lontani. Per Markram si tratta di un primo passo, se pur imperfetto, in vista di sfide computazionali ben più complesse. Se la simulazione della corteccia di ratto gestisce un miliardo di calcoli ogni 25 microsecondi (un microsecondo è pari a un milionesimo di secondo), quella di un'analoga porzione di cervello umano richiederebbe miliardi di volte gli sforzi compiuti finora.

 

Per gli scettici, la complessità del modello e degli studi compiuti per metterlo a punto superano di gran lunga la semplicità del circuito riprodotto finora, e anche la sua utilità.

 

13 Ottobre 2015 | Elisabetta Intini